Symphony系统软硬件体系

1、Symphony系统软硬件体系(Symphony:交响乐,贝利控制系统公司DCS产品)随着计算机技术的进步和公司规模的不断扩大，Bailey的Infi-90(N-90)系列DCS产品也经历了更新换代N - 90 八十年代初Infi - 90 1987年 infiniteInfi - 90 Open 九十年代初Symphony 九十年代中Symphony Infi 90Symphony系统 企业管理和控制系统Symphony系统的结构由以下四个功能组成 区域管理与控制：Harmony/Melody series 厂区管理与控制: Performer series 人系统接口：Conductor/

2、Maestro series 系统设计和维护工具：Composer series第一章 Symphony Rack系统一、概述Symphony Rack系统的主要结构及名称硬件：HCU:现场控制站 (PCU:过程控制单元） HSI：人系统接口 EWS：工程师站软件：Composer 组态工具 Conductor NT 人系统接口软件 二、Symphony Rack系统的特点1、在系统结构方面： （1）高速、可靠、开放的通信系统 （2）分散、独立的现场控制结构 （3）经济有效的模件化电源系统 （4）功能齐全的人与系统接口 （5）丰富、实用的过程控制应用软件 （6）简单、易用的组态手段和工具2、在

3、采用的技术方面：（1）巧妙的利用通用技术（2）广泛采用标准化技术三 点 一 线操作员站工程师站过程控制单元（过程控制站、现场控制站）（3）大力推广新型的技术DCS系统的一般结构图如下：第二章Symphony Rack系统的通信网络一、该系统通信网络采用了多层各自独立的环形网络和总线网络结构。在网络结构中包括四个数据层，它们分别为企业数据管理层，一般为: 操作网络（Onet）过程数据管理层，一般为：控制网络（Cnet）过程控制数据层，一般为：控制通道Control way过程I/O数据层，一般为：子总线Slave Bus1. Cnet环形网络结构2、总线型网络HCU结构内的串行总线网络为控制通道

4、Control way主要承担本节点内智能模件间通信的功能HCU结构中最基础的网络结构为子总线Slave Bus二、Symphony Rack网络结构的能力三、Symphony Rack系统使用的通信协议31以太网协议的主要特征带碰撞检测能力的载波感应多路访问技术的总线网络 容易掌握和扩展 广泛采用，大家认同32存储转发协议的主要特征每一节点通过相应的传输介质，与另外两个相邻的节点相连接，最后形成一个闭合的环形网络结构。数据报告将环绕网络内的所有节点依次传递，从信息源节点开始至目的节点，再由目的节点回到原发出信息报告的节点止。 协议相对简单 网络的通信速度快，效率高 抗干扰能力好，能长距离传输

5、。四、系统通信网络使用的技术1. 例外报告技术 是只反映某一时间间隔内发生显著变化的信息。而对没有发生显著变化的信息，不产出报告。2. 信息压缩技术（信息打包技术） 所谓打包技术就是把去同一地址的所有信息压缩在一起，使用一个标题帧把信息发送出去的专有技术3. 确认重发技术 在环形网络中，所有传输的信息包均应得到目的节点的确认五、典型的数据传输路径第三章 Symphony Rack系统的现场控制单元HCU通过相应的结构完成数据采集、过程控制及其它功能。其主要功能包括： 与现场连接向整个系统提供I/O数据；经过组态使HCU能够进行现场所需的各种类型的控制特性；将采集的现场数据进行特定的处理形成所需

6、的数据；经过配置满足各种I/O信号。通过标准接口实现与其它控制设备或第三方计算机的连接；成为整个系统的现场执行结构，并参与整个系统的通信；一、HCU的主要结构机械安装结构： CAB系列机柜、MMU（模件安装单元）、端子安装盘FTP，数据通信结构： 控制通道、子总线过程控制结构： 通信模件、控制器模件、I/O通道模件现场连接结构二、Rack系列HCU的通信模件对 NPM模件与NIS成对使用 NIS网络接口子模件INNIS01与Cnet相连，成为Cnet环上的一个节点，主要承担系统通信协议的执行，信息报告的发送与接收。 NPM网络处理模件INNPM11与HCU的控制通道相连，构成特定的控制模件交换

7、数据的网络。把多功能处理器及桥控制器产生的例外报告收集起来，并按要达到的通信地址分类，传入相对应NIS模件形成信包。 这一接口支持冗余结构三、过程控制单元的智能控制器模件多功能处理器Multi Function Processor（MFP）桥控制器Bridge Controller（BRC）1.多功能处理器的功能方块图2.多功能处理器的技术参数型 号IMMFP11 IMMFP12 IMBRC01处理器68030 68030 68030时 钟16MHz 16MHz 32MHzROM 256K 512K 512KRAM 256K 512K 512KNVRAM 64K 256K 2M外部接口RS23

8、2 RS-232/RS485 Harmony Network带载能力64个子模件 64个子模件 64个子模件功能码200多个 200多个 200多个功能块5,000个 10,000个10,000个3.多功能处理器的主要特性 数据处理功能：过程控制、数据采集、通信协议转换等功能。 冗余功能：MFP可以设置成1：1冗余。4、多功能处理器支持的软件环境功能块式语言Basic、C语言Batch-90EXpert-90Ladder5.多功能处理器的板边连接器 P1：具有12芯用于连接逻辑电源和控制通道 P2:具有12芯用于连接子扩展总线 P3：具有30芯用于连接冗余链、站链、串行口6、多功能处理器开关的

9、设置SW1（SW3）：可设置模件地址 开 关 设定 功 能 1 01 正常运行/请求诊断 2 0 保 留 3 01 控制通道模件总线 48 01 模件地址sw2（sw4）可设置模件选项和特殊操作Pole设置功 能1 01不进行特殊操作进行特殊操作2 01不能在线组态/能够在线组态3 01 执行NVRAM校验和程序/驻留NVRAM校验和程序4 0/1执行ROM校验和程序驻留ROM校验和程序5 01没有使用/没有使用6 01正常运行/压缩组态7 01正常运行/NVRAM初始化8 0/1主MFP辅MFP7.多功能处理器的工作方式MFP具有三种工作方式即：组态、运行、出错等方式组态方式：在组态方式下，

10、用户可输入组态。它接收 来自工程工具，并通过控制通道发来的组态命令， 进而改变NVRAM的数据。执行方式：在这一方式下，MFP运行控制策略，处理例外报告，接收输入，修正输出等。出错方式：通过内装诊断程序查出问题，将使模件进入出错方式，并迫使模件停止运行。8、多功能处理器前面板的说明 LED为模件运行状态指示灯。29 LED为模件CPU运行指示灯； 一个停止复位开关。9、多功能处理器的端子单元多功能处理器与NTMP01端子连接示意图10.NTMP01端子的设置四、过程控制单元控制模件支持的 IO子模件MFP控制处理器模件通过子总线可支持所有类型的子模件IO模件的类型包括：AI模拟输入类子模件，其

11、型号包括：IMFEC1112、IMASl13AO模拟输出类子模件，其型号包括：IMASO11CIO控制输入输出子模件，其型号包括：IMCIS12DI数字输入类子模件，其型号包括：IMDSI12/13/14/15DO数字输出类子模件，其型号包括：IMDSO14/15PI脉冲输入类子模件，其型号包括：IMDSM04特殊功能类子模件，其型号包括：IMFCS01、IMHSS01、IMRIO02I/O 子模件的一般特性w 所有子模件均是单印刷电路板，并占模件安装单元MMU一个槽位的模件w 每一模件的支持前面板LED指示灯及后部的板边连接器P1、P2、P3LED可包括：1个红绿两色状态指示灯，或成组通道红

12、色I/O状态指示灯P1：提供模件所需的逻辑电源如：5V、15VP2：提供子模件与主模件通信的子总线P3：提供子模件与过程现场的信号通道 每一配置的子模件，通过子总线与其相对应的主模件MFP通信 每一子模件具有相应的开关和跳线器，来对模件进行组态子模件的一般能力w 模拟输入子模件具有多种标准信号通道如：4一20mA、1一5VDC、热电偶、RTD、mV等信号；w 模拟输入子模件在板进行A/D转换，为MFP提供数字信号w 控制处理器模件对每一输入信号进行质量判别，保证输入信息的准确性；w 模件具有在板的CPU或逻辑电路，对信号进行预处理如：线性化、补偿运算等w 模拟输出子模件具有隐含值状态如：0、1

13、00、当前值；w 数字量输入子模件具有光电隔离的措施和相应的熔断保护能力；w 数字输入子模件可接收24、48、125VDC或120VAC信号；w 数字输入模件通道采用了阈值检测及抑制震颤电路，以提高模件的抗干扰能力和判断数据准确性的能力；w 数字输出子模件具有隐含输出状态，为现场提供一定的安全措施；w 过程控制单元内的控制器模件通过子总线与每一种，每一个子模件通信，完成过程所需的数据采集和执行控制器的控制指令。2、模拟输入子模件IMFECll/12IMFECll/12模件做为多功能处理器的通道模件，既可以处理摸拟量，又可以处理智能变送器的频移键控信号成为现场总线结构，并且具备微处理器芯片和存储

14、器来支持FEC的运行。3.IMASI13高电平/低电平模拟输入子模件w 模件的每通道可单独组态，连接如下类型的现场信号，模件可对每一通道设立工程单位，对热电偶可进行非线性校正 多种型号的热电偶；多种型号的热电阻毫伏小信号；高电平电流、电压信号w 模件具有24位较高的A/D分辨率w 模件的每一通道都具有隔离和开路检测器，来保证通道的可靠性。w 模件在出厂时己进行了相应的输入通道有关的补偿、增益、非线性等参数的校正。在现场模件将自动进行有关增益、温度漂移等参数的补偿。w 在端子上具有热电阻可对热电偶通道所需的冷端温度进行补偿w 模件将对低电平信号的导线电阻进行补偿；（1）IMASI03模件功能方块

15、图隔离放大器、AD转换器、处理器和存储器（2）IMASll3模件的输入特性其中功能码的功能：FC215：用来设置模件输入通道的通用特性如：冷端补偿、子模件状态等。FC216：用来描述模件通道的性质、工程单位、测量范围、信号限等FC217：用来进行通道校验，一般模件在出厂时已进行校验，不需要进行校验；MFP在针对IMASll3子模件通道进行组态时，应选用一个 FC215功能码，来描述通用特性；每一通道选用一个FC216功能码，来描述每一通道的特性。（3）IMASIl3模件的有关开关及跳线器的设置NTAI06端子单元的设置NTAI06端子连接图4、模拟输出子模件 IMASOllIMASO11模拟输

16、出模件与控制器一起运行，用来支持多个模拟回路控制的输出及其记录、显示仪表或报警装置等设备。IMASO11可以设置：0、100、保持值等三种隐含值输出，以便在有关模件出现故障时,对现场的输出是预置（在板）的。、IMCIS12控制输入、输出模件IMCIS12是专门为现场双回路控制设置的模件。具有 4AI， 2AO，3DI，4DO。7、 IMDSO14/15系列数字输出模件DSO系列模件包括：IMDSO14/15等型号。数字输出系列模件分别具有继电器干接点等输出。9、IMHSS03液压伺服子模件IMHSS03是一个具有微处理器、内存和通信接口的智能化模件。HSS的主要功能是对某些现场设备进行位置控制

17、。它为需要执行器位置控制的闭环系统，带来了可靠的控制能力。10、Rack系列端子模件现场控制站内的有关子模件通过KTM（适用于端子模件）、KTU（适用于端子单元）与端子连接，构成完整的现场控制站结构。HCU提供的端子排，为现场的有关I/O准备了连接口。五、I/O的扫描周期 模件化的，独立的电源系统MPSII向HCU系统提供：5VDC、15VDC、15VDC、24VDC等级运行电压和现场用电压。 电源系统的特点w 该电源系统采用模件化结构，并可做到N、N1N2、NX、2N冗余；w 电源系统具有较好的功率因数调整，最高可达o95；w 系统可在线更换电源模件；w 具有全面的电源监视功能；w 系统可直

18、接接受120VAC、240VAC或125VDC外部输入电源。w N冗余状况下，双外部电源输入可为混合类型，不强调同种电源；w 所有电源模件具有负载共担电路；在正常时可降低每一模件的输出；七、顺序事件记录系统 系统的顺序事件记录采用了一组相应的模件 通过S0E模件能够得到1ms的高分辨率的事件记录，并且具有事故前、事故后等多种记录方式。INSOE01的基本结构 INNIS01网络接口子模件 INSEM事件顺序主模件 它是承担事件顺序系统管理的模件，模件监视现场站以例外报告为基础的数据；收集和整理它采集的数据，并且向人系统接口提供SOE数据，表达已定义的触发器状态。 INTKM02时间保持主模件

19、INTKM01模件给INSEM01模件，以及通过时间同步链向其它分布SOE系统提供精确的时间信息。 在系统中，数字状态变化的采集是通过现场站内的IMSED01和IMSET01模件进行八、现场控制站的特点第四章 人系统接口一、人系统接口的基本功能操作员站Conductor NT为工程师，操作员和维护人员提供所有与过程和系统有关的信息。 操作员站是在NT环境下运行的软件。使用交互式的运行方式,操作员可以监视和控制所有来自过程控制单元的模拟控制回路及开关量控制设备。 操作员站为维护人员提供监视网络上任意系统设备操作状态的能力，系统诊断。 操作员站还为工程师提供了组态接口二、操作员站的硬件结构 操作员

20、站采用32位奔腾工作站作为系统的硬件平台。基于PC机配置： CRT、硬盘，软驱、CDROM 、键盘、鼠标、跟踪球、触屏等设备。 服务器/客户机的结构。 2或3台台互为冗余的服务器，6或7个操作台。INICI及 操作员站使用了标准的TCP/IP协议，通过以太网把所有操作员站连接起来。 可靠、开放性三、Conductor NT软件环境 MS Windows NT 4.0 Conductor NT Application Software Ver.2.3 MS Excel四、操作员站的显示系统以窗口为基础的界面。操作台有三类窗口：系统窗口 Symphony标识按键 日期和时间指示 菜单键和帮助图标最小报警窗口 该窗口可显示二个过程报警行，一个事件行 和一个操作员信息行操作员窗口 操作员窗口提供了对过程的操作员界